JP2961898B2 - カオス発生装置 - Google Patents
カオス発生装置Info
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- JP2961898B2 JP2961898B2 JP2413325A JP41332590A JP2961898B2 JP 2961898 B2 JP2961898 B2 JP 2961898B2 JP 2413325 A JP2413325 A JP 2413325A JP 41332590 A JP41332590 A JP 41332590A JP 2961898 B2 JP2961898 B2 JP 2961898B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、カオス発生装置に関
し、特に、光カオスの発生に適用して好適なものであ
る。
し、特に、光カオスの発生に適用して好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】カオス（chaos)とは、決定論的に時間変
化するにもかかわらずその変化が不安定である現象、あ
るいは別の言い方をすれば、決定論的な過程において生
じる巨視的な揺らぎのことである。
化するにもかかわらずその変化が不安定である現象、あ
るいは別の言い方をすれば、決定論的な過程において生
じる巨視的な揺らぎのことである。
【０００３】近年、将来の非線形情報処理用の基本素子
を実現する鍵として光カオスが注目されている。従来、
この光カオスの発生方法としては、ファブリーペロー共
振器のような光共振器のミラーの傾き角を調整して光カ
オスを発生させるものなどが知られている。
を実現する鍵として光カオスが注目されている。従来、
この光カオスの発生方法としては、ファブリーペロー共
振器のような光共振器のミラーの傾き角を調整して光カ
オスを発生させるものなどが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
光カオスの発生方法は、光カオスの発生に微妙な光学的
調整を必要とし、制御性に難点があった。
光カオスの発生方法は、光カオスの発生に微妙な光学的
調整を必要とし、制御性に難点があった。
【０００５】従って、この発明の目的は、半導体レーザ
を用いて光カオスを高い制御性でしかも容易に発生させ
ることができるカオス発生装置を提供することにある。
を用いて光カオスを高い制御性でしかも容易に発生させ
ることができるカオス発生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、カオス発生装置において、半導体レ
ーザ（１）と、半導体レーザ（１）から発振されるレー
ザ光（４）を受光するフォトダイオード（２）と、少な
くとも線形増幅器（６）と整流器（７）とから成り、入
力側がフォトダイオード（２）のアノードと接続され、
出力側が半導体レーザ（１）のアノードと接続されてい
る非線形増幅器（３）とを具備する。
に、第１の発明は、カオス発生装置において、半導体レ
ーザ（１）と、半導体レーザ（１）から発振されるレー
ザ光（４）を受光するフォトダイオード（２）と、少な
くとも線形増幅器（６）と整流器（７）とから成り、入
力側がフォトダイオード（２）のアノードと接続され、
出力側が半導体レーザ（１）のアノードと接続されてい
る非線形増幅器（３）とを具備する。
【０００７】第２の発明は、カオス発生装置において、
半導体レーザ（１）と、半導体レーザ（１）から発振さ
れるレーザ光（４）を受光するフォトダイオード（２）
と、少なくとも３極管から成り、入力側がフォトダイオ
ード（２）のアノードと接続され、出力側が半導体レー
ザ（１）のアノードと接続されている非線形増幅器
（３）とを具備する。
半導体レーザ（１）と、半導体レーザ（１）から発振さ
れるレーザ光（４）を受光するフォトダイオード（２）
と、少なくとも３極管から成り、入力側がフォトダイオ
ード（２）のアノードと接続され、出力側が半導体レー
ザ（１）のアノードと接続されている非線形増幅器
（３）とを具備する。
【０００８】ここで、非線形増幅器とは、一定周波数の
入力信号に対し、増幅された出力信号にその高調波成分
が混ざるような増幅器のことを言う。
入力信号に対し、増幅された出力信号にその高調波成分
が混ざるような増幅器のことを言う。
【０００９】
【作用】半導体レーザ（１）から発振されるレーザ光
（４）を逆バイアスされたフォトダイオード（２）で受
光し、このフォトダイオード（２）のアノードから出力
される信号を非線形増幅器（３）で増幅した後に半導体
レーザ（１）のアノードにフィードバックすることによ
り、レーザ光（４）をカオス状態にすることができる。
すなわち、光カオスを発生させることができる。この場
合、この光カオスの発生は、フォトダイオード（２）に
印加する電圧の制御や非線形増幅器（３）の利得の制御
などにより容易に制御することができ、何ら微妙な光学
的調整を必要としない。
（４）を逆バイアスされたフォトダイオード（２）で受
光し、このフォトダイオード（２）のアノードから出力
される信号を非線形増幅器（３）で増幅した後に半導体
レーザ（１）のアノードにフィードバックすることによ
り、レーザ光（４）をカオス状態にすることができる。
すなわち、光カオスを発生させることができる。この場
合、この光カオスの発生は、フォトダイオード（２）に
印加する電圧の制御や非線形増幅器（３）の利得の制御
などにより容易に制御することができ、何ら微妙な光学
的調整を必要としない。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例による
カオス発生装置を示す。
照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例による
カオス発生装置を示す。
【００１１】図１に示すように、この実施例によるカオ
ス発生装置は、主として、半導体レーザ（レーザダイオ
ード）１と、例えばアバランシェ型フォトダイオード２
と、非線形増幅器３とにより構成される。
ス発生装置は、主として、半導体レーザ（レーザダイオ
ード）１と、例えばアバランシェ型フォトダイオード２
と、非線形増幅器３とにより構成される。
【００１２】半導体レーザ１には、定電流源により順方
向に所定電流（例えば、７０ｍＡ程度）が流され、これ
によってレーザ光４が発振するようになっている。この
レーザ光４は、アバランシェ型フォトダイオード２で受
光されるようになっている。このアバランシェ型フォト
ダイオード２のカソードには電圧ＶAPD が印加され、ア
ノードは例えば５０Ωの抵抗Ｒ1 を介して接地されてい
る。そして、これによって、このアバランシェ型フォト
ダイオード２は逆バイアスされている。
向に所定電流（例えば、７０ｍＡ程度）が流され、これ
によってレーザ光４が発振するようになっている。この
レーザ光４は、アバランシェ型フォトダイオード２で受
光されるようになっている。このアバランシェ型フォト
ダイオード２のカソードには電圧ＶAPD が印加され、ア
ノードは例えば５０Ωの抵抗Ｒ1 を介して接地されてい
る。そして、これによって、このアバランシェ型フォト
ダイオード２は逆バイアスされている。
【００１３】また、このアバランシェ型フォトダイオー
ド２のアノードは、コンデンサＣを介して非線形増幅器
３の入力端子に接続されている。この非線形増幅器３の
出力端子は、遅延器５を介して半導体レーザ１のアノー
ドに接続されている。この遅延器５としては、例えば公
知の各種の遅延素子を用いることができるほか、例えば
ＢＮＣケーブルを用いることもできる。
ド２のアノードは、コンデンサＣを介して非線形増幅器
３の入力端子に接続されている。この非線形増幅器３の
出力端子は、遅延器５を介して半導体レーザ１のアノー
ドに接続されている。この遅延器５としては、例えば公
知の各種の遅延素子を用いることができるほか、例えば
ＢＮＣケーブルを用いることもできる。
【００１４】この実施例においては、非線形増幅器３
は、高速応答の線形増幅器としてのＦＥＴ６と整流用ダ
イオード７とから成る。このＦＥＴ６のドレインには抵
抗Ｒ2 を介して電源電圧ＶD が印加される。また、この
ＦＥＴ６のソースは整流用ダイオード７のアノードに接
続され、この整流用ダイオード７のカソードは接地され
ている。
は、高速応答の線形増幅器としてのＦＥＴ６と整流用ダ
イオード７とから成る。このＦＥＴ６のドレインには抵
抗Ｒ2 を介して電源電圧ＶD が印加される。また、この
ＦＥＴ６のソースは整流用ダイオード７のアノードに接
続され、この整流用ダイオード７のカソードは接地され
ている。
【００１５】次に、上述のように構成されたこの実施例
によるカオス発生装置の動作について説明する。
によるカオス発生装置の動作について説明する。
【００１６】図１に示すように、半導体レーザ１から発
振されたレーザ光４は、アバランシェ型フォトダイオー
ド２で受光される。この受光されたレーザ光４はアバラ
ンシェ型フォトダイオード２で光電変換され、このアバ
ランシェ型フォトダイオード２のアノードから信号が出
力される。この信号はコンデンサＣを介してＦＥＴ６の
ゲートに供給される。このＦＥＴ６のゲートに供給され
る信号の例を図２Ａに示す。このＦＥＴ６のゲートに供
給される信号は、このＦＥＴ６で増幅される。この増幅
された出力信号の例を図２Ｂに示す。このＦＥＴ６の出
力信号は、整流用ダイオード７により整流され、図２Ｃ
に示すような出力が得られる。ここで、この整流用ダイ
オード７の出力信号には、この整流用ダイオード７によ
る整流時に高調波成分が自動的に混ざる。
振されたレーザ光４は、アバランシェ型フォトダイオー
ド２で受光される。この受光されたレーザ光４はアバラ
ンシェ型フォトダイオード２で光電変換され、このアバ
ランシェ型フォトダイオード２のアノードから信号が出
力される。この信号はコンデンサＣを介してＦＥＴ６の
ゲートに供給される。このＦＥＴ６のゲートに供給され
る信号の例を図２Ａに示す。このＦＥＴ６のゲートに供
給される信号は、このＦＥＴ６で増幅される。この増幅
された出力信号の例を図２Ｂに示す。このＦＥＴ６の出
力信号は、整流用ダイオード７により整流され、図２Ｃ
に示すような出力が得られる。ここで、この整流用ダイ
オード７の出力信号には、この整流用ダイオード７によ
る整流時に高調波成分が自動的に混ざる。
【００１７】この高調波成分が混ざった整流用ダイオー
ド７の出力信号は、遅延器５で所定時間の遅延を受けた
後、半導体レーザ１のアノードに供給される。すなわ
ち、非線形増幅器３から出力される信号は、遅延器５で
所定時間の遅延を受けた後に半導体レーザ１のアノード
にフィードバックされる。
ド７の出力信号は、遅延器５で所定時間の遅延を受けた
後、半導体レーザ１のアノードに供給される。すなわ
ち、非線形増幅器３から出力される信号は、遅延器５で
所定時間の遅延を受けた後に半導体レーザ１のアノード
にフィードバックされる。
【００１８】このとき、半導体レーザ１から発振される
レーザ光４をスペクトラムアナライザで観察すると、カ
オスの発生が観測される。この場合、このカオスの発生
は、ＦＥＴ６と整流用ダイオード７とから成る非線形増
幅器３の利得を変化させたり、アバランシェ型フォトダ
イオード２に印加する電圧ＶAPD を変化させたりするこ
とにより制御することができる。
レーザ光４をスペクトラムアナライザで観察すると、カ
オスの発生が観測される。この場合、このカオスの発生
は、ＦＥＴ６と整流用ダイオード７とから成る非線形増
幅器３の利得を変化させたり、アバランシェ型フォトダ
イオード２に印加する電圧ＶAPD を変化させたりするこ
とにより制御することができる。
【００１９】一例として、アバランシェ型フォトダイオ
ード２に印加する電圧ＶAPD を変化させることによりカ
オスの発生を制御する場合を図３に示す。すなわち、図
３に示すように、ＶAPD を大きくしていくと、スペクト
ラムアナライザで観測される波形はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ
→Ｆのように変化し、Ｄ、Ｅでカオス状態となる。逆に
Ｆの状態からＶAPD を小さくしていくと、カオス状態を
経由せずにＦ→Ｅ´→Ｄ´→Ｃ´→Ｂ´→Ａ´と変化す
る。
ード２に印加する電圧ＶAPD を変化させることによりカ
オスの発生を制御する場合を図３に示す。すなわち、図
３に示すように、ＶAPD を大きくしていくと、スペクト
ラムアナライザで観測される波形はＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ
→Ｆのように変化し、Ｄ、Ｅでカオス状態となる。逆に
Ｆの状態からＶAPD を小さくしていくと、カオス状態を
経由せずにＦ→Ｅ´→Ｄ´→Ｃ´→Ｂ´→Ａ´と変化す
る。
【００２０】この場合、カオススペクトルの上限周波数
は、非線形増幅器３の遮断周波数により制御することが
できる。また、カオススペクトルの基準モード（図３に
示す各波形の最も低周波数側にあるピークに相当する）
の周波数は、非線形増幅器３からの信号のフィードバッ
クの遅延時間、従って遅延器５での遅延時間により制御
することができる。
は、非線形増幅器３の遮断周波数により制御することが
できる。また、カオススペクトルの基準モード（図３に
示す各波形の最も低周波数側にあるピークに相当する）
の周波数は、非線形増幅器３からの信号のフィードバッ
クの遅延時間、従って遅延器５での遅延時間により制御
することができる。
【００２１】なお、カオスの制御は、上述のフィードバ
ックの利得やＣＲ遅延により基準モードを抑制したり、
バンドパスフィルタにより基準モードの通過／非通過を
制御したりすることにより行うことも可能である。
ックの利得やＣＲ遅延により基準モードを抑制したり、
バンドパスフィルタにより基準モードの通過／非通過を
制御したりすることにより行うことも可能である。
【００２２】以上のように、この実施例によれば、半導
体レーザ１を用いて光カオスを発生させることができ
る。しかも、この光カオスは、アバランシェ型フォトダ
イオード２に印加する電圧ＶAPD を変化させたりするこ
となどにより高い制御性でしかも容易に制御することが
でき、従来のように微妙な光学的調整を何ら必要としな
い。
体レーザ１を用いて光カオスを発生させることができ
る。しかも、この光カオスは、アバランシェ型フォトダ
イオード２に印加する電圧ＶAPD を変化させたりするこ
となどにより高い制御性でしかも容易に制御することが
でき、従来のように微妙な光学的調整を何ら必要としな
い。
【００２３】さらに、この実施例によるカオス発生装置
は、半導体レーザ１、アバランシェ型フォトダイオード
２、ＦＥＴ６、整流用ダイオード７などにより構成され
ているため、化合物半導体基板を用いてモノリシック化
が可能である。
は、半導体レーザ１、アバランシェ型フォトダイオード
２、ＦＥＴ６、整流用ダイオード７などにより構成され
ているため、化合物半導体基板を用いてモノリシック化
が可能である。
【００２４】この実施例によるカオス発生装置によれ
ば、例えば戻り光に対する耐性が高い半導体レーザを実
現することが可能となる。このような戻り光に対する耐
性が高い半導体レーザは、例えば光電子集積回路（ＯＥ
ＩＣ）用の光源として用いて好適なものである。
ば、例えば戻り光に対する耐性が高い半導体レーザを実
現することが可能となる。このような戻り光に対する耐
性が高い半導体レーザは、例えば光電子集積回路（ＯＥ
ＩＣ）用の光源として用いて好適なものである。
【００２５】さらに、例えばこの実施例によるカオス発
生装置を光カオス源として用い、この光カオス源として
のカオス発生装置に外部回路を付加することにより、光
カオスを利用した各種の装置を構成することが可能とな
る。
生装置を光カオス源として用い、この光カオス源として
のカオス発生装置に外部回路を付加することにより、光
カオスを利用した各種の装置を構成することが可能とな
る。
【００２６】次に、この発明の他の実施例について説明
する。この他の実施例においては、上述の実施例におけ
る非線形増幅器３は３極管により構成される。この非線
形増幅器３としての３極管の特性の例を図４に示す。図
４に示すように、この３極管を適切にバイアスすること
により、入力信号に対して、図２Ｃに示すと同様な高調
波成分が混ざった出力信号が得られる。なお、図４にお
いて、Ｖp は陽極電圧、Ｉp は陽極電流、Ｖg はグリッ
ド電圧である。
する。この他の実施例においては、上述の実施例におけ
る非線形増幅器３は３極管により構成される。この非線
形増幅器３としての３極管の特性の例を図４に示す。図
４に示すように、この３極管を適切にバイアスすること
により、入力信号に対して、図２Ｃに示すと同様な高調
波成分が混ざった出力信号が得られる。なお、図４にお
いて、Ｖp は陽極電圧、Ｉp は陽極電流、Ｖg はグリッ
ド電圧である。
【００２７】以上、この発明の実施例につき具体的に説
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
【００２８】例えば、上述の実施例におけるＦＥＴ６の
代わりに他の線形増幅器を用いることが可能である。ま
た、上述の実施例におけるアバランシェ型フォトダイオ
ード２の代わりに、その他の各種のフォトダイオードを
用いることが可能である。
代わりに他の線形増幅器を用いることが可能である。ま
た、上述の実施例におけるアバランシェ型フォトダイオ
ード２の代わりに、その他の各種のフォトダイオードを
用いることが可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体レーザを用いて光カオスを高い制御性でしか
も容易に発生させることができる。
ば、半導体レーザを用いて光カオスを高い制御性でしか
も容易に発生させることができる。
【図１】この発明の一実施例によるカオス発生装置の構
成を示す回路図である。
成を示す回路図である。
【図２】図１に示すカオス発生装置の各部の信号の波形
の例を示す波形図である。
の例を示す波形図である。
【図３】図１に示すカオス発生装置の半導体レーザから
発振されるレーザ光をスペクトラムアナライザで観察し
たときに観測される波形の例を示すグラフである。
発振されるレーザ光をスペクトラムアナライザで観察し
たときに観測される波形の例を示すグラフである。
【図４】この発明の他の実施例によるカオス発生装置に
おいて非線形増幅器として用いられる３極管の特性の例
を示すグラフである。
おいて非線形増幅器として用いられる３極管の特性の例
を示すグラフである。
１ 半導体レーザ ２ アバランシェ型フォトダイオード ３ 非線形増幅器 ４ レーザ光 ６ ＦＥＴ ７ 整流用ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 G02F 1/35 503 H01S 3/096 G11B 7/125 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザと、上記半導体レーザから
発振されるレーザ光を受光するフォトダイオードと、少
なくとも線形増幅器と整流器とから成り、入力側が上記
フォトダイオードのアノードと接続され、出力側が上記
半導体レーザのアノードと接続されている非線形増幅器
とを具備することを特徴とするカオス発生装置。 - 【請求項２】 半導体レーザと、上記半導体レーザから
発振されるレーザ光を受光するフォトダイオードと、少
なくとも３極管から成り、入力側が上記フォトダイオー
ドのアノードと接続され、出力側が上記半導体レーザの
アノードと接続されている非線形増幅器とを具備するこ
とを特徴とするカオス発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2413325A JP2961898B2 (ja) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | カオス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2413325A JP2961898B2 (ja) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | カオス発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221937A JPH04221937A (ja) | 1992-08-12 |
| JP2961898B2 true JP2961898B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=18521995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2413325A Expired - Fee Related JP2961898B2 (ja) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | カオス発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961898B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3210054B2 (ja) * | 1992-02-21 | 2001-09-17 | 烈 山川 | カオス的信号発生装置および方法ならびにカオス・ディバイス |
| DE69521785T2 (de) * | 1994-08-18 | 2001-10-31 | Sumitomo Rubber Ind | Luftreifen |
| WO2008016337A1 (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-07 | Tubitak | Random numbers generation using continous-time chaos |
| JP4950924B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2012-06-13 | 日本電信電話株式会社 | カオスレーザ発振器と、それを用いた超高速物理乱数生成装置とその方法と、そのプログラムと記録媒体 |
-
1990
- 1990-12-22 JP JP2413325A patent/JP2961898B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04221937A (ja) | 1992-08-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |